📝 예상문제 & 모범답안
용어예상철골 기둥이음 위치 선정기준에 대하여 설명하시오. (10점)
1. 정의
상하 기둥을 현장에서 연속시키는 이음부의 배치 위치 결정 기준이다.
2. 선정기준
바닥(슬래브)면에서 통상 500~1000mm 이격한 위치에 두어, 휨모멘트가 상대적으로 작고 작업발판·비계 확보가 용이한 층 중간 높이를 활용한다.
3. 유의사항
동일 층에서 이음위치를 반복 배치하면 특정 단면에 결함이 집중될 우려가 있으므로, 층별·부재별 이음위치를 분산 배치하는 것이 바람직하다.
용어예상고력볼트 너트회전법에 대하여 설명하시오. (10점)
1. 정의
고력볼트를 1차 체결(가체결) 후 마킹하고, 너트를 규정된 각도만큼 추가 회전시켜 축력을 도입하는 축력관리법이다.
2. 관리기준
1차체결 후 120°(±30°) 회전을 표준으로 하며, 회전각 부족·과다 시 재시공한다. 육안으로 마킹선 어긋남을 확인하여 시공 여부를 검증할 수 있다.
3. 유의사항
1차체결 시 축력이 일정하지 않으면 회전각을 동일하게 적용해도 최종 축력에 편차가 생기므로, 1차체결 토크의 균일성 관리가 선행되어야 한다.
용어예상기둥이음의 혼용이음(용접+고력볼트) 방식과 적용 이유. (10점)
1. 정의
플랜지는 완전용입 그루브용접, 웨브는 고력볼트 마찰접합으로 시공하는 이음 방식이다.
2. 적용 이유
플랜지 용접으로 축력·휨모멘트 전달의 강성을 확보하면서, 웨브는 볼트접합으로 시공성과 가조립 안정성을 확보하는 절충안으로 실무에서 널리 채택된다.
3. 유의사항
웨브 볼트를 가체결해 자립을 확보한 후 플랜지 용접을 진행해야 조립오차가 최소화되므로, 시공순서가 품질을 좌우한다.
용어예상고력볼트 마찰면 처리와 미끄럼계수(슬립계수). (10점)
1. 정의
고력볼트 마찰접합의 설계내력을 좌우하는 마찰면의 미끄럼 저항 정도를 나타내는 계수이다.
2. 관리기준
흑피·녹·도장을 제거하고 적색녹 처리 또는 블라스트 처리를 통해 미끄럼계수(슬립계수) 0.45 이상을 확보한다.
3. 유의사항
마찰면에 기름·도료가 잔존하면 슬립계수가 급격히 저하되므로, 볼트 체결 직전까지 마찰면 오염을 방지·재확인해야 한다.
서술형예상철골 기둥 현장이음의 이음위치·이음방식 및 고력볼트 축력관리 방안에 대하여 설명하시오. (25점)
Ⅰ. 개요
기둥이음은 상하부재의 응력 연속성을 확보해야 하는 구조적 취약부이자 현장 시공조건에 좌우되는 품질관리 취약부로, 위치·방식·축력관리의 종합적 계획이 필요하다.
Ⅱ. 이음위치 선정기준 (두문자 응·시·품·경)
① 응력 최소구간 : 바닥면에서 500~1000mm 이격.
② 시공성 : 작업발판·비계 확보 용이 높이.
③ 품질관리 용이성 : 검사·확인 접근성.
④ 경제성 : 부재 표준 길이·운반 제약 고려.
Ⅲ. 이음방식 비교
① 용접이음 : 플랜지 완전용입 그루브용접 — 강성 우수, 현장 품질관리 부담.
② 고력볼트이음 : 스플라이스 플레이트+고력볼트 — 시공 신속, 확인 용이.
③ 혼용이음 : 플랜지 용접+웨브 볼트 — 강성·시공성 절충, 실무 다용.
Ⅳ. 고력볼트 축력관리 방안
① 토크관리법 : 토크렌치로 표준볼트장력 확인.
② 너트회전법 : 1차체결 후 120°(±30°) 회전.
③ TS볼트 : 핀테일 파단으로 축력 확인.
④ 마찰면 처리 : 흑피·도장 제거, 슬립계수 0.45 이상.
고력볼트 마찰접합의 설계미끄럼내력은 축력(도입장력)×마찰계수(슬립계수)×마찰면수로 산정되며, 축력 부족 시 설계내력이 확보되지 않으므로 축력관리가 접합 성능의 핵심 변수가 된다.
이음부 갭(틈새) 관리 미흡으로 스플라이스면 밀착이 불량하여 축력 도입 후에도 미끄럼이 발생한 사례가 보고되며, 조립 전 이음면 평활도·직각도 검측이 강조된다.
Ⅴ. 맺음말
기둥이음은 구조 연속성의 핵심 취약부이므로, 위치 선정부터 이음방식 결정, 축력관리·검사에 이르는 전 과정을 시공계획서에 명기하고 단계별 확인체계를 갖추어야 한다.
서술형예상철골 기둥이음의 고력볼트 마찰이음 품질관리(마찰면 처리·축력검사·불량 시 조치)에 대하여 설명하시오. (25점)
Ⅰ. 개요
고력볼트 마찰이음은 마찰면 처리 상태와 축력 확보 여부가 설계내력을 직접 좌우하므로, 시공 전 과정에 걸친 품질관리가 접합부 성능을 결정한다.
Ⅱ. 마찰면 처리 관리
① 흑피·녹·도장을 제거해 마찰면을 노출시킨다.
② 적색녹 처리 또는 블라스트 처리로 슬립계수 0.45 이상을 확보한다.
③ 체결 직전까지 기름·이물질 오염을 방지한다.
Ⅲ. 축력검사 관리
① 1차체결(가체결) 후 마킹해 회전각 기준선을 확보한다.
② 너트회전법(120°±30°) 또는 토크관리법으로 본체결한다.
③ 축력 확인은 육안(마킹선 어긋남)과 계측(토크·회전각)을 병행한다.
④ 표준볼트장력 확보 여부를 시험체결로 사전 검증한다.
Ⅳ. 불량 시 조치
① 회전각 부족·과다 볼트는 교체 후 재시공한다.
② 마찰면 오염이 확인되면 재처리 후 재검사한다.
③ 이음면 밀착 불량(갭)은 심(shim) 삽입 또는 이음면 재가공으로 조치한다.
고력볼트 마찰이음의 설계미끄럼내력은 축력×슬립계수×마찰면수로 산정되므로, 마찰면 처리(슬립계수)와 축력관리(체결력) 중 어느 하나라도 기준 미달이면 접합부 전체의 설계내력이 확보되지 않는다.
마찰면에 방청유가 잔존한 상태로 볼트를 체결한 현장에서 슬립계수 시험 결과 기준치에 미달해, 전수 재처리 후 재체결한 사례가 있다.
Ⅴ. 맺음말
고력볼트 마찰이음의 품질은 마찰면 처리와 축력관리의 이중 확보로 결정되므로, 체결 전 마찰면 검사와 체결 후 축력 확인을 모두 문서화하는 관리체계가 필요하다.